FR2544857A1 - Inclinometre de precision - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN INCLINOMETRE DE PRECISION PRODUISANT UNE LECTURE NUMERIQUE. L'INCLINOMETRE COMPREND UN CAPTEUR DE NIVEAU 27 SENSIBLE A UNE ORIENTATION ET DES ELEMENTS 29-32 POUR ASSURER L'ACTIVATION D'UN VISUALISEUR A CRISTAUX LIQUIDES 35 SERVANT A INDIQUER L'INCLINAISON D'UNE SURFACE AVEC UN HAUT DEGRE DE PRECISION; EN OUTRE, IL EST PREVU DES ELEMENTS ETABLISSANT UNE HAUTE STABILITE LORS DE CHANGEMENTS DE LA TENSION DE BATTERIE ET DE LA TEMPERATURE ENVIRONNANTE, UN CONTROLEUR 36 DE LA CONDITION DE BATTERIE; EGALEMENT, IL EST INUTILE D'EFFECTUER DES REGLAGES APRES L'ETALONNAGE INITIAL ET UN EFFACEMENT PARTIEL DU VISUALISEUR AVERTIT L'UTILISATEUR QUE LA LIMITE D'INCLINAISON LINEAIRE A ETE ATTEINTE, LE SYSTEME A LECTURE NUMERIQUE DIRECTE FACILITE L'UTILISATION DE L'APPAREIL ET PERMET D'OBTENIR UN HAUT DEGRE DE PRECISION ET DE REPETITIVITE ET LE CIRCUIT EST CONCU EN PARTICULIER POUR UNE FAIBLE CONSOMMATION DE COURANT.

Description

La présente invention concerne un appareil de ni-

vellement et plus particulièrement un dispositif de nivelle-

ment pour afficher avec un haut degré de précision une valeur

numérique-de l'écart par rapport à l'horizontale ou à la ver-

ticale. On connaît dans l'art antérieur des dispositif de nivellement dans lesquels l'élément de détection est un niveau

à bulle incurvé classique Le niveau à bulle comprend une am-

poule de verre partiellement remplie d'un liquide et compor-

tant un intervalle d'air dont la-position réagit à l'inclinai son du niveau Une application spécifique est son utilisation courante comme un niveau de charpentier-o une ampoule est

noyée dans un élément linéaire qui définit le plan de réfé-

rence et qui est aligné avec la surface à niveler Un autre dispositif de ce genre utilise un niveau à bulle accroché à un câble tendu entre deux points pour établir un niveau ou une pente Un voyant pouvant être tenu à la main a également été utilisé en combinaison avec un niveau à bulle gradué pour des observations rapides sur chantier Dans de tels dispositifs connus, des graduations peuvent être gravées pour définir l'écart par rapport à des surfaces horizontales ou verticales auxquelles le niveau est appliqué Cependant, ces dispositifs sont relativement imprécis à cause de l'absence de sensibilité à un déplacement angulaire, de l'absence d'étalonnage angulaire

précis et du fait qu'ils nécessitent une interprétation visuelle.

par l'observateur de la position de la bulle par rapport aux graduations Il est clair que cette interprétation peut varier

d'un observateur à un autre, et également au cours du temps.

D'autres moyens de mesure d'un niveau, ou du réglage d'une

surface à une pente ou angle désiré, comprennent des instru-

ments géométriques, tels que des lunettes optiques de géomètres, niais de tels dispositifs sont encombrants et prennent beaucoup de temps lors de leur utilisation, bien qu'ils soient capables (je fonictionnelç avuc un lihit dogr du pr cinion Ern outre, du tels instruments nécessitent une expérience qui n'est pas possédée par le profane ou tout au moins par le spécialiste ordinaire En outre, des échelles telles que celles utilisées sur une lunette sont sujettes à une erreur humaine de lecture du fait qu'elles sont d'une nature essentiellement analogique

et qu'elles peuvent nécessiter une interpolation par vernier.

Conformément à la présente invention, il est prévu un inclinomètre fournissant une lecture numérique, caractérisé en ce qu'il comprend un carter comportant au moins une surface

de référence, une source de courant pour exciter l'inclinomè-

tre, un capteur monté dans le carter et réagissant à l'influ-

ence de la force de gravité terrestre et disposé pour produire une sortie sensible à la gravité sous forme d'une fonction de

l'orientation de la surface de référence par rapport à l'ho-

rizontale, un générateur de signaux relié au capteur pour exciter le capteur afin qu'il produise la sortie sensible à la gravité, des moyens'détecteurs réagissant à ladite sortie de manière à produire un signal quand le capteur est incliné par rapport à l'horizontale, et un indicateur numérique relié

aux moyens détecteurs pour produire une sortie numérique pro-

portionnelle à l'inclinaison captée -

De préférence, l'inclinomètre utilise comme détec-

teur un niveau à bulle du type électrolytique, partiellement rempli d'un liquide conducteur approprié et pourvu de contacts électriques Dans ce cas, un signal pulsatoire est appliqué différentiellement au capteur pour exciter le dispositif La sortie du capteur est convertie numériquement et elle est utilisée pour exciter un dispositif d'affichage numérique,

comme un dispositif d'affichage à cristaux liquides Un cir-

cuit de stabilisation du signal appliqué au détecteur fournit une lecture qui est essentiellement linéaire et indépendante de variations du courant d'alimentation en fonction du temps

et de la température dans une large gamme Dans le mode pré-

féré de réalisation, un circuit et des composants sont sélec-

tionnés de façon à avoir une grande stabilité pour une dis-

sipation minimale d'énergie, ce qui permet par conséquent d'obtenir une longue durée de service sur chantier lors

d'une alimentation par batterie.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mis en évidence, dans la suite de la description,

donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux des-

sins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de principe de l'inclinomètre emballé, la figure 2 est un schéma à blocs du mode préféré de réalisation de l'invention; la figure 3 est un schéma montrant la source de courant, le circuit d'excitation de capteur et le circuit détecteur du mode préféré de réalisation, la figure 4 est un schéma montrant un circuit d'excitation d'un visualiseur à cristaux liquides (LCD) pour lecture numérique; et la figure 5 est un schéma représentant un circuit correspondant aux caractéristiques d'affichage de virgule décimale et de batterie faible du visualiseur à cristaux liquides LCD. En référence à la figure 1, la vue en perspective montrant la structure de principe de l'inclinomètre met en évidence un capteur 10 comportant -deux faces parallèles 11 et

11 ' adaptées pour la mesure de l'inclinaison de surfaces es-

sentiellement horizontales, et une seconde paire de faces pa-

rallèles 12 et 13 ' perpendiculaires aux faces ilet 11 ', adap-

tées pour une mesure de surfaces essentiellement verticales.

Un dispositif d'affichage numérique 13 fournit une valeur numérique d'une pente avec quatre chiffres significatifs, bien que d'autres visualiseurs comportant plus ou moins de chiffres puissent être utilisés Dans le mode préféré de réalisation, le visualiseur établit une gamme correspondant

approximativement à + 100, ou plus précisément 9,450 d'incli-

naison correspondant à 16,5 cm par mètre Cela représente

la gamme essentiellement linéaire de l'élément de détection.

Pour des inclinaisons supérieures à cette gamme, des chiffres décimaux du visualiseur sont automatiquement supprimés pour

alerter l'observateur que la gamme linéaire a été dépassée.

Des unités angulaires telles que des degrés -et minutes d'arc ou des'microradians peuvent aussi être affichées avec un étalonnage approprié du circuit Bien qu'on ait représenté

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un visualiseur à cristaux liquides (LCD), on peut utiliser

d'autres dispositifs d'affichage, tels que des diodes émet-

trices de lumière ou même un appareil de mesure analogique à échelle expansée, par une adaptation appropriée du circuit d'activation, avec pour conséquence une augmentation de la consommation de courant Sien qu'il soit prévu un interrupteur de courant 14, le dispositif comprend un circuit pour réduire

au minimum la consommation de courant.

La figure 2 représente un schéma à blocs du mode

préféré de réalisation de l'invention Une batterie, non re-

présentée, de préférence une batterie de type miniature de

neuf volts, excite une source de courant 20 La source de -

courant 20 produit à sa sortie des courants équilibrés +OC

et -OC de polarités égales et opposées par rapport à la masse.

dérivée de la batterie (+ 4,5 et -4,5 pour une batterie de neuf volts) Un oscillateur 21 produit une onde carrée

d'approximativement 9,0 volts de crête à crête et de 400 Hz.

qui excite un modulateur 23 Une référence de tension de pré-

cision 24 fournit une tension réglée dérivée de la source de

courant 20, qui est "hachée" par le modulateur 23 en concor-

dance avec l'impulsion d'activation Cela permet d'obtenir une impulsion de 400 Hz d'amplitude de crête essentiellement constante, cette impulsion étant appliquée à un amplificat'eur qui excite un inverseur 26 et un capteur 27, en produisant ainsi une excitation en opposition de phase par rapport à la masse des électrodes de contact a et b du capteur 27 Une électrode neutre c est reliée à un amplificateur 29 Quand le capteur 27 est incliné, un signal différentiel est engendré entre les contacts a-c et b-c, dont l'amplitude et la phase sont déterminées par l'angle d'inclinaison Le signal résultant obtenu au contact de c est appliqué à l'amplificateur 29 qui

excite un démodulateur 30, synchronisé avec le système d'ex-

citation du modulateur 23 par l'oscillateur 21, de manière

à produire à la sortie une impulsion de courant continu re-

dressé Après filtrage par un filtre 31, le courant analogique de sortie est appliqué à un convertisseur analogique-numérique 32 et les signaux numériques de sortie sont utilisés pour activer un pilote d'affichage 33, également prévu dans le

même circuit intégré que le convertisseur 32, par l'intermé-

diaire d'un bus à lignes multiples 34 afin d'exciter un visualiseur LCD 35 et de fournir une lecture en concordance avec la grandeur et la direction d'inclinaison du capteur 27. Les blocs 36 et 37 représentent respectivement un élément de contrôle et un élément pilote de tension de batterie, servant à exciter un indicateur de condition de batterie faible prévu sur le visualiseur LCD lorsque la tension de batterie tombe

en dessous d'une valeur prédéterminée, de préférence de l'or-

dre de 7 volts pour une batterie de 9 volts Un signal pul-

satoire produit par le pilote d'affichage 33 excite une p G te décimale 38 de façon continue afin de faire apparaître la

virgule décimale sur le visualiseur LCD.

Bien que le mode préféré de réalisation soit re-

présenté avec un capteur incurvé de niveau de liquide 27,

d'autres capteurs électrolytiques sont également appropriés.

Ceux-ci comprennent des capteurs toroidaux, tels que ceux décrits dans les brevets U S Nos 3 823 486, 3 992 951 et 4 028 815 D'autres types de capteurs qui peuvent *être adaptés à ce mode de réalisation peuvent être composés d'un pendule

associé à des capteurs inductifs, capacitifs ou optiques.

On va maintenant décrire en détail le fonctionne-

ment du circuit En référence à la figure 3, une source de courant 40 est excitée par une batterie à courant continu 41, qui peut être une batterie de 9 volts du type couramment utilisé dans des appareils de radio portatifs Le courant

fourni par la batterie 41, après avoir passé par un interrup-

teur de commande 14, est appliqué à un réseau diviseur RVR 2, 3 G qui est de préférence composé de résistances égales de valeur relativement élevée afin de réduire au minimum la consommation de la batterie Un amplificateur U est constitué par une I

partie d'un circuit intégré à quatre amplificateurs opéra-

tionnels linéaires, qui comporte également les amplificateurs

U 2-U 4 qui seront décrits dans la suite La jonction des ré-

sistances R 1 et R 2 est reliée à l'entrée positive de l'ampli-

ficateur U L'entrée négative de l'amplificateur U 1 et la sortie de l'amplificateur constituent la référence de masse pour le circuit électronique On peut voir que le réseau résistif symétrique produit une tension de point-milieu de

4,5 volts en courant continu à l'entrée positive de l'ampli-

ficateur Ui qui est câblé comme un suiveur de tension, la tension de sortie suivant la tension d'entrée positive et correspondant à un gain égal à l'unité Dans des conditions équilibrées, aucun courant ne passe dans le conducteur de retour à la masse et en conséquence l'amplificateur U 1 n'est pas sollicité pour fournir du courant S'il se produit un déséquilibre dans les demandes de courant entre les branches positive ou négative et la masse, l'amplificateur U 1 fournit le courant de différence, en rééquilibrant ainsi les tensions

de sortie sans prendre un courant additionnel par l'intermé-

diaire de R 1 ou R 2.

Ce circuit fournit ainsi un moyen très efficace de produire des tensions positives et négatives de valeurs égales au moyen d'une alimentation commune possédant une faible impédance de source qui nécessiterait autrement des

valeurs relativement faibles pour R 1 et R 2, avec pour consé-

quence une augmentation de la consommation de la batterie ou bien l'obligation de prévoir un régulateur actif qui se traduirait par des pertes de courant correspondantes Les condensateurs C et C 2 ayant également de préférence des valeurs égales, établissent une capacité additionnelle de stockage pour uniformiser le courant d'alimentation fourni

par des rapports à une variation des demandes de courant.

La figure 3 représente également le circuit d'ac-

tivation 50 du capteur électrolytique 27 L'oscillateur 21 fournit une onde carrée de 9,0 volts de crête à crête et de 400 Hz à un modulateur Q 1 à transistor à effet de champ et

une résistance R 3 produit une réduction de la tension posi-

tive d'alimentation, qui est de l'ordre de 4,5 volts en

courant continu, jusqu'à 2,5 volts en courant continu.

Une diode Zener O 1 doit être d'un type à compensation ap-

propriée de la température pour assurer un fonctionnement

précis de l'inclinomètre dans une large gamme de températures.

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De préférence, elle doit être appropriée pour être utilisée dans la gamme comprise entre 00 C et 430 C, comme le type LM 236 fabriqué par National Semiconductor Corporation, Santa Clara, Californie, U S A. La tension réglée fournie par R 3 est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance de charge R au modulateur Q 1 qui est excité par l'oscillateur 21 de façon à produire à sa sortie une tension pulsatoire réglée avec précision, de

2,5 volts de crête à crête, au condensateur C 3 et à la résis-

tance R 5, le premier composant assurant une isolation en cou-

rant continu et transmettant seulement la composante de cou-

rant alternatif de l'onde carrée d'entrée La tension alterna-

tive sortant du condensateur C 3 est ensuite appliquée à l'am-

plificateur 42 qui amplifie le signal de façon à engendrer une tension correspondant à une faible impédance de 2,5 volts

de crête à crête pour exciter le contact a du capteur 27.

L'amplificateur U 2 excite également un inverseur U 3 qui pro-

duit un signal d'une amplitude égale et d'une phase opposée, ce signal étant appliqué au contact b du capteur 27 Des résistances R 5, Rif R 7 et R 8 sont utilisés pour établir une

impédance d'entrée et une optimisation-de gain.

Des résistances R 9 et R 13 sont utilisées pour appliquer une polarisation de correction en courant alternatif à l'amplificateur Q 4 afin de corriger des irrégularités dans

le montage du capteur électrolytique 27, qui auraient un ef-

fet perturbateur sur la précision de réponse à une inclinaison zéro.

Comme indiqué sur la figure 3, un signal est ap-

pliqué au capteur 27 par l'intermédiaire des contacts a et b.

Le capteur 27 peut être un niveau électrolytique, tel que celui du'type CG-57 S avec électrolyte MKI, qui est fabriqué par SPECTRàIq Glass and Electronics Inc, Uniondale, New York,_ U.S A L'électrolyte est d'une composition spéciale pour obtenir une faible viscosité et une résistivité relativement

grande pour cette application Quand le capteur 27 est hori-

zontal, l'électrolyte contenu dans celui-ci établit des voies

de résistances égales entre les électrodes a-c et b-c.

a

Puisque les tensions appliquées à a et b sont dé phases op-

posées, leur somme est égale à zéro et on obtient en c aucune tension de sortie par rapport à la masse Quana le capteur 27 est incliné, une tension différentielle est engendrée entre l'électrode c et la masse, à cause des voies résistives dif- férentes de l'électrolyte, ce qui provoque ainsi l'application d'un courant alternatif d'excitation à l'amplificateur U 4 '

La tension de sortie produite à l'électrode com-

mune c du capteur de niveau 27 est engendrée aux bornes d'une résistance R 10 et elle est ensuite appliquée à l'amplificateur U 4 par l'intermédiaire d'un condensateur CE et d'une résistance Ril branchés en série Des condensateurs de blocage de courant continu C 4 V C 5 et C 6 servent à empêcher le passage d'un courant continu de U 2, U 3 ou U 4 vers l'arrière en directon du capteur électrolytique 27 qui pourrait être endommagé par précipitation d'ions dans l'électrolyte, ou bien par génération de gaz qui changeraient les dimensions de la bulle R 1 i sert à étalonner

la tension d'entrée par rapport à l'entrée négative de l'am-

plificateur U 4 L'entrée positive de l'amplificateur U 4 est définie en référence à lamasse par l'intermédiaire d'une résistance R 12 et d'une résistance R 13 en combinaison avec la

tension de polarisation provenant de R et qui exerce une cor-

rection en courant alternatif sur la borne négative de l'ampli-

ficateur U 4 La résistance R 14 détermine le gain de l'ampli-

ficateur U 4 qui amplifie la tension de sortie variable du capteur et qui l'applique à un condensateur C 7 qui supprime

une tension continue apparaissant à la sortie de l'amplifica-

teur U La tension d'excitation est appliquée par l'intermé-

4 ' diaire d'une résistance R 15 à un modulateur Q 2 à transistor à effet de champ qui est commandé, par l'intermédiaire de la résistance Ri, par l'oscillateur 21 en synchronisme avec Q 1 ' qui est commandé par l'intermédiaire de R 17 ' en assurant ainsi une démodulation et en produisant une onde carrée avec redressement d'une seule alternance Une résistance R 18 et un condensateur Ca filtrent la sortie du modulateur Q 2 de manière à obtenir à la sortie une tension continue filtrée qui est proportionnelle à l'angle d'inclinaison du capteur R et qui a une polarité positive ou négative en fonction de la direction d'inclinaison Le courant continu filtré de sortie

est ensuite appliqué au convertisseur analogique-numérique 32.

En considérant maintenant la figure 4, on voit qu'une pastille à circuit intégré U 5 comporte un circuit de

conversion analogique/énumérique et d'excitation du visuali-

seur LCD 35 Une tension analogique d'entrée provenant du modulateur Q 2 (cf figure 3) est appliquée à une fiche 31 de

U 5 La partie de conversion analogique/numérique de la pas-

tille U 5 convertit numériquement le signal analogique et produit un chiffre décimal correspondant codé en binaire à

un instant donné La partie d'excitation de visualiseur con-

vertit l'information binaire en un code de sortie de 7 bits approprié pour l'excitation d'une partie d'affichage numérique à sept segments Ces fonctions sont disponibles sur une seule pastille MSI telle que la pastille INTERSIL 7126, fabriquée par Intersil, Sunnyvale, Californie, U S A. Des résultats semblables peuvent être obtenus par

utilisation de circuits intégrés individuels pour une conver-

sion analogique/numérique; un codage BCD, et pour une activa-

tion du visualiseur à sept segments Il est reconnu que les connexions de fiches représentées sur la figure 4 peuvent

être modifiées pour les circuits logiques et d'affichage par-

ticuliers choisis, qui ne sont pas critiques pour l'invention -

Les résistances R 19-R 21 et les condensateurs C -C 12 sont

choisis de façon à établir les valeurs appropriées de cons-

tante de temps d'intégration, de vitesse d'échantillonnage d'affichage et de fréquence d'impulsions de base, suivant ce qui est recommandé par le fabricant des composants Pour le circuit considéré, la fréquence de base est de 50-60 Hz et

l'affichage est mis à jour à une vitesse de 3 cps.

Avantageusement, le circuit de conversion analogi-

que/numérique INTERSIL 7126 comporte des moyens pour effectuer une suppression automatique des trois chiffres décimaux de l'affichage lorsque la lecture dépasse respectivement 1,999

ou -1,999 L'inclinomètre utilise avantageusement cette ca-

ractéristique pour empêcher l'utilisateur d'enregistrer des lectures imprécises sous l'effet d'une saturation du circuit ou du capteur La gamme du capteur, l'étalornago du circuit et la position de la virgule décimale sont choisis de telle sorte qu'il se produise un effacement dans le: : S juste à l'intérieur de la gamme linéaire du capteur et du circuit électronique Il est clair pour un spécialiste en la matière que, bien que des tolérances de composants individuels ne soient généralement pas critiques, un équilibrage judicieux et une sélection correcte des composants d'un inclinomètre

permettent d'utiliser la caractéristique importante de sup-

pression du circuit tout en obtenant uncapteur ayant une gamme appropriée. En considérant maintenant la figure 5, on voit que le contrôleur de "batterie faible" est composé d'une diode Zener 02 d'une diode 03, d'un transistor Q 3 et de résistances associées Le contrôleur de "batterie faible" fonctionne de la manière suivante Lorsque la tension primaire de batterie est de 7 volts en courant continu ou plus, la diode D 2, qui est sélectionnée de manière à être conductrice pour une tension

continue de 6,2 à 6,8 volts, est mise en conduction par l'in-

termédiaire des résistances R 30 et R 31 Cela produit une po-

larisation directe de la jonction collecteur-base du tran-

sistor Q 3 Puisque la jonction émetteur-base est polarisée en sens inverse par l'alimentation négative et la chute de

potentiel aux bornes de R 31 J le transistor Q 3 devient conduc-

teur S'il y a polarisation jusqu'à saturation, la chute de tension entre collecteur et émetteur devient faible et en conséquence un potentiel négatif fourni par l'alimentation de -4,5 volts en courant continu est appliquée à la diode D qui est alors bloquée La diode D 3 est utilisée pour protéger

contre une surexcitation une porte V, de façon que le poten-

tiel négatif maximal de 4,5 volts ne soit jamais appliqué à l'entrée associée de V 6, puisque lavoie de retour à R 33 passe par la pastille d'affichage U 5 au lieu d'aboutir à la masse commune V 6 est une porte OUexclusif et en conséquence, lorsque la tension d'entrée précitée à la diode est verrouillée

à une valeur faible, V 6 fournit une tension de sortie corres-

pondant à la forme d'onde de l'impulsion d'activation prove-

nant de l'affiche 21 de U 5 et qui est appliquée à la seconde entrée Cette tension de sortie constitue la tension de base

de 5 volts et, puisqu'il n'existe aucune différence de poten-

tiel entre l'impulsion de base et la tension appliquée à la borne "batterie faible- de LCD, l'indicateur de "batterie faible" n'est pas activé Dans la condition o la tension

primaire de batterie est faible, ce qui correspond de préfé-

rencu à une tension infériuuru * 7 volts, la-uiude l 2 est alors bloquée Le circuit base-collecteur est ouvert et le transistor 93 est par conséquent bloqué, ce qui permet la

transmission de la tension positive de batterie, par l'inter-

médiaire de R 32 et D 3 à une entrée de V Puisque la tension de base de forme d'onde carrée est appliquée à la seconde entrée, et puisque la porte OU-exclusif V 6 ne fournit pas une tension de sortie lorsque les deux entrées sont excitées, l'effet obtenu consiste dans une inversion de la tension de

base et dans l'application d'un potentiel de 5 volts par rap-

port à la tension de base à la borne de "batterie faible", ce qui produit l'activation de l'élément associé d'affichage

de "batterie faible".

L'élément d'affichage de "virgule décimale" opère suivant un principe semblable Une tension continue positive constante d 1 es 4,5 volts est appliquée à une entrée d'une porte DU-exclusif V 7 L'impulsion debase est appliquée à la seconde

entrée de V et la tension de base est par conséquent inver-

sée dans la porte de façon à produire une impulsion de sortie de 4,0 volts à chaque fois que l'impulsion de base est au zéro,

en établissant ainsi un affichage continu de la virgule déci-

male à chaque fois que du courant est appliqué au système.

A nouveau en référence aux figures 3 et 4, les potentiomètres R et R sont utilisés respectivement pour

9 22 -

un réglage de zéro et pour un réglage du facteur d'échelle.

R 9 additionne une partie des tensions d'excitation du capteur avec la tension de sortie du capteur soit pour une addition, soit pour une soustraction dans la position de nivellement, en vue d'assurer ainsi un réglage précis de zéro sans qu'il soit nécessaire d'équilibrer mécaniquement le support du

capteur R 22 applique la tension de référence au convertis-

seur analogique analogique/numérique U 5 pour -ajuster le gain ou le facteur d'échelle se rapportant à l'inclinaison par rapport à la sortie étalonnée du visualiseur LCD. L'inclinomètre de la présente invention procure de nombreux avantages par rapport à l'art antérieur, comme indiqué dans la suite: 1 Il fournit une lecture numérique de précision

avec une grande stabilité et une insensibilité à des varia-

tions dues à la température environnante et à un affaiblis-

sement de la batterie au bout d'un usage prolongé.

2 Les composants sont sélectionnés de façon à avoir une très faible consommation de courant, ce qui permet une longue durée de service de la batterie -Le convertisseur analogique/numérique et les portes OU-exclusif sont des dispositifs CMOS de très faible consommation de courant et

les amplificateurs sont également des amplificateurs opéra-

tionnels de très faible puissance Les résistances sont

étalonnées à des valeurs aussi élevées que possible, en rela-

tion avec les impératifs opérationnels afin de réduire au minimum la dissipation d'énergie Dans le capteur de niveau à liquide, on utilise également un fluide de haute impédance

pour r 6 luire au minimum l'(icoulemc'nt de courant dans les at-

titudes actives.

3 En utisant une technique de division active de tension, une seule batterie est nécessaire pour produire des tensions d'alimentation positives et négatives En étant activé seulement lorsqu'il se produit un déséquilibre entre les consommations de courant par les sources d'alimentation en courant fort et en courant faible,le circuit fournit du courant seulement à la demande et il est par conséquent très économique.

4 Apres des réglages initiaux d'étalonnage concer-

nant le gain et le réglage de zéro, aucun autre réglage

d'étalonnage ou de fonctionnement n'est nécessaire Ce ré-

sultat est obtenu en utilisant une référence extrêmement stable pour produire des tensions alternatives d'excitation qui sont

indépendantes de la température.

Le système de modulation d'impulsion permet d'utiliser des amplificateurs à courant alternatif et de réduire des erreurs dues à un glissement et à un décalage en

courant continu.

6 Le haut degré de miniaturisation obtenu avec des composants électroniques intégrés permet de loger l'appareil dans un emballage compact pouvant être tenu à la main Les deux surfaces horizontale et verticale peuvent être mesurées avec un seul dispositif et sans aucune modification de réglagede fonctionnement.

7 L'appareil est à lecture directe et ne nécessite

pas une spécialisation technique pour être actionné.

8 Le visualiseur de l'inclinomètre assure une sup-

pression automatique de chiffres décimaux avant le dépassant de la gamme linéaire afin d'empêcher l'utilisateur de se baser sur des indications de pentes angulaires qui pourraient

être imprécises.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 Inclinomètre produisant une lecture numérique, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend un carter ( 10) comportant au moins une surface de référence ( 11), une surce ourant ( 20) pour exciter l'inclinomètre, un capteur ( 27) monté dans le carter et réagiss nt à l'influence de la force de gravité terrestre et disposé pour produire une sortie sensible à la

gravité sous forme d'une fonction de l'orientation de la sur-

face de référence par rapport à l'horizontale, un générateur de signaux relié au capteur ( 27) pour exciter le capteur afin qu'il produise la sortie sensible à la gravité, des moyens détecteurs ( 29-32) réagissant à ladite sortie de manière à produire un signal quand le capteur est incliné par rapport à l'horizontale, et un indicateur numérique ( 35) relié aux

moyens détecteurs pour produire une sortie numérique propor-

tionnelle à l'inclinaison captée.

2 Inclinomètre selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le capteur ( 27) comprend un niveau à liquide, compor-

tant un carter incurvé étanche au fluide, partiellement rempli d'un liquide conducteur approprié, et pourvu d'une pluralité de contacts électriques (a, b, c) pour entrer en contact avec ledit liquide, au moins deux des contacts (a, b) étant adaptés pour être reliés à la source de signaux, et au moins un contact

(c) autre que les deux contacts précités étant disposé cen-

tralement entre les deux contacts précités et étant adapté

pour être relié aux moyens détecteurs ( 29, 32).

3 Inclinomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur ( 27) comprend un capteur électrolytique

toroldal comportant un carter contenant un fluide électroly-

tique dans lequel sont immergées au moins partiellement une pluralité d'électrodes de forme incurvée disposées à l'intérieur

du carter.

4 Inclinomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur ( 27) comprend un élément à pendule et des

moyens électriques de captage, lesdits moyens de captage four-

nissant un signal fonction de l'inclinaison du pendule.

Inclinomètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de captage sont inductifs, capacitifs ou résistifs. 6 Inclinomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comprend un élément à pendule et des

moyens de captage optique.

7 Inclinomètre selon l'une quelconque des revendica-

tions I à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un

moyen de contrôle de "batterie faible" ( 36), un moyen d'acti-

vation de visualiseur de "batterie faible" ( 37), répondant au moyen de contrôle pour exciter un élément d'indication de "batterie faible" dans l'indicateur numérique ( 35) quand la source de courant fournit une tension qui a diminué en dessous

d'une valeur prédéterminée.

8 Inclinomètre selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour polariser la source de signaux de façon que le capteur ( 27) puisse être étalonné pour des erreurs nulles

en orientation par rapport à la surface de référence ( 11 i).

9 Inclinomètre selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 8, caractérisé en ce que le capteur ( 27), la

source de signaux, les moyens détecteurs ( 29-32) et l'indi-

cateur numérique ( 35) sont construits et agencés de façon à produire un fonctionnement sensiblement linéaire dans une

gamme prédéterminée.

Inclinomètre selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est étalonné pour produire une lecture numérique

sensiblement linéaire de pente en unités de déplacement ver-

tical en fonction d'une distance horizontale, ou bien en

unités angulaires.

11 Inclinomètre selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 10, caractérisé en ce que l'indicateur numérique

comprend un visualiseur à cristaux liquides ( 35) ou bien plu-

sieurs diodes émettrices de lumière ou bien des moyens de mesure

analogiques.

12 Inclinomètre selon l'une quelconque des revendi-

cations I à 11, caractérisé en ce que l'indicateur numérique ( 35) comprend plusieurs chiffres décimaux et des moyens pour

supprimer au moins un des chiffres en réponse à une nan-linéa-

rité ou à un dépassement de gamme dans l'inclinomètre.

13 Inclinomètre selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une source de courant de référence ( 24), stabilisée par rapport

à la température.

14 Inclinomètre selon la revendication 13, caracté-

risé en ce que la source de courant est pourvue d'un moyen de référence à diode Zener (Z 1) pour stabiliser la tension entre approximativement O C et 430 C.

Inclinomètre selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 14, caractérisé en ce que le moyen defourniture de courant produit en outre des tensions de sortie sensiblement égales et de polarités opposées à partir d'une seule source d'alimentation. 16 Circuit pour un inclinomètre produisant une lecture numérique, caractérisé en ce qu'il comprend une source de courant ( 20) pour exciter l'inclinomètre, une source de tension alternative ( 21 l pour exciter des moyens modulateurs ( 23) qui sont adaptés pour produire une tension de crête sensiblement constante par rapport à des variations de ladite source en

fonction du temps et de l'environnement, un capteur ( 27) réa-

gissant à l'influence d'une force de gravitation terrestre et à la tension de crête sensiblement constante pour produire un signal proportionnel à l'inclinaison du capteur par rapport à l'horizontale, un moyen ( 26) pour coupler différentiellement la tension de crête sensiblement constante par rapport à la

masse afin d'exciter le capteur, un moyen démodulateur synchro-

nisé avec la source de tension alternative pour la détection du signal d'inclinaison, un convertisseur analogique-numérique ( 32 l réagissant au signal détecté pour transformer ledit signal de forme analogique en un signal équivalent de forme numérique binaire, et un moyen de commande d'affichage ( 333 reliéeau convertisseur et réagissant au signal sous forme numérique binaire pour exciter le visualiseur numérique ( 35), ce visualiseur étant construit et adapté pour produire une valeur numérique

d'affichage représentant le sens et la grandeur de l'incli-

naison du capteur par rapport à l'horizontale.

17. Circuit selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il produit des tensions de sortie sensiblement égales

et de polarités opposées à partir d'une seule source d'alimen-

tation, comprenant un diviseur de tension (Ri, R 23 comportant un pointde jonction disposé entre les tensions de sortie, un amplificateur opérationnel (U 1) comportant des entrées disposées différentiellement, une des entrées étant reliée' audit point de jonction, tandis que l'autre entrée est reliée à la masse l'amplificateur comportant une sortie également

reliée à la masse.

18 Circuit selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens passifs de filtrage

(ci C 2) qui reçoivent lesdites tensions de sortie.